渲染视图

渲染视图的核心是：Core Animation

• 底层->上层：

  GPU->(OpenGL、Core Graphic)->Core Animation->UIKit

• 在 iOS 上，动画和视图的渲染其实是在另外一个进程做的，即可称为：render server。（ios5以前：SpringBoard；ios6后：BackBoard）

iOS 上视图或者动画渲染的各个阶段

在 APP 内部有4个阶段：

1. 布局

   在这个阶段，程序设置 View / Layer 的层级信息，设置 layer 的属性，如 frame，background color 等等。

2. 创建 backing image

   在这个阶段程序会创建 layer 的 backing image，无论是通过 setContents 将一个 image 传給 layer，还是通过 [drawRect:] 或 [drawLayer: inContext:] 来画出来的。所以 [drawRect:] 等函数是在这个阶段被调用的。

3. 准备

   在这个阶段，Core Animation 框架准备要渲染的 layer 的各种属性数据，以及要做的动画的参数，准备传递給 render server。同时在这个阶段也会解压要渲染的 image。（除了用 imageNamed：方法从 bundle 加载的 image 会立刻解压之外，其他的比如直接从硬盘读入，或者从网络上下载的 image 不会立刻解压，只有在真正要渲染的时候才会解压）。

4. 提交

   在这个阶段，Core Animation 打包 layer 的信息以及需要做的动画的参数，通过 IPC（inter-Process Communication）传递給 render server。

数据到达 render server 后，会被反序列化成 render tree。
之后，在 APP 外部有2个阶段：

1. 根据 layer 的各种属性（如果是动画的，会计算动画 layer 的属性的中间值），用 OpenGL 准备渲染。
2. 渲染这些可视的 layer 到屏幕。

掉帧效果

我们都知道 iOS 设备的屏幕刷新频率是 60Hz。如果上面的这些步骤在一个刷新周期之内无法做完（1/60s），就会造成掉帧。

多度消耗 CPU 和 GPU 的掉帧行为：

• 视图上有太多的 layer 或者几何形状(CPU&GPU)

  如果视图的层级结构太复杂的话，当某些视图被渲染或者 frame 被修改的话，CPU 会花比较多得时间去重新计算 frame。尤其如果用 autolayout 的话，会更消耗 CPU。同时过多的几何结构会大大增多需要渲染的 OpenGLl triangles 以及栅格化的操作（将 OpenGL 的 triangles 转化成像素）

• 太多的 overdraw：overdraw 是指一个像素点被多次地用颜色填充.(GPU)

  这个主要是由于一些半透明的 layer 相互重叠造成的。GPU 的 fill-rate（用颜色填充像素的速率）是有限的。如果 overdraw 太多的话，势必会降低 GPU 的性能。

• 视图的延后载入:(CPU)

  iOS 只有在展示 viewcontroller 的 view 或者访问 viewcontroller 的 view，比如说 someviewcontroller.view 的时候才会加载view。如果在用户点击了某个 button，并且在 button 的响应函数里做了很多消耗 cpu 的工作，这个时候如果 present 某个 viewcontroller 的话，会容易卡顿，尤其是如果 viewcontroller 要从 database 里获取数据，或者从 nib 文件初始化 view 或者加载图片会更卡。

• 离屏的绘制(GPU):

  离屏的绘制有两种情况：

  1. 有些效果（如 rounded corners，layer masks，drop shadows 和 layer rasterization）不能直接的绘制到屏幕上，必须先绘制到一个 offscreen 的 image context 上，这种操作会引入额外的内存和 CPU 消耗。

  2. 实现了 drawRect 或者 drawLayer:inContext:，为了支持任意的绘制，core graphic 会创建一个大小跟要画的 view 一样的 backing image。并且当画完的以后要传输到 render server 上渲染。所以没事不要重载 drawRect 等函数却什么都不做。

• 图片解压:

  用 imageNamed：从 bundle 里加载会立马解压。一般的情况是在赋值给 UIImageView 的 image 或者 layer 的 contents 或者画到一个 core graphic context 里才会解压。

渲染性能的优化

• 隐藏的绘制：

  catextlayer 和 uilabel 都是将 text 画入 backing image 的。如果改了一个包含 text 的 view 的 frame 的话，text 会被重新绘制。

• Rasterize:

  当使用 layer 的 shouldRasterize 的时候（记得设置适当的 laye r的 rasterizationScale），layer 会被强制绘制到一个 offscreen image 上，并且会被缓存起来。这种方法可以用来缓存绘制耗时（比如有比较绚的效果）但是不经常改的 layer，如果 layer 经常变，就不适合用。

• 离屏绘制:

  使用 Rounded corner， layer masks， drop shadows 的效果可以使用 stretchable images。比如实现 rounded corner，可以将一个圆形的图片赋值于 layer 的 content 的属性。并且设置好 contentsCenter 和 contentScale 属性。

• Blending and Overdraw:

  如果一个 layer 被另一个 layer 完全遮盖，GPU 会做优化不渲染被遮盖的 layer，但是计算一个 layer 是否被另一个 layer 完全遮盖是很耗 cpu 的。将几个半透明的 layer 的 color 融合在一起也是很消耗的。